WO2012086532A1

WO2012086532A1 - 表示装置

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Publication number: WO2012086532A1
Application number: PCT/JP2011/079141
Authority: WO
Inventors: 岳洋村尾; 福島　浩; 知男高谷
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2012-06-28
Also published as: SG191344A1; AU2011346458A1; US20130293795A1

Abstract

画像の表示を２次元表示と３次元表示とに切替可能なスイッチパネルを有する表示装置において、２次元表示と３次元表示との切替時に、表示画面に視認者に違和感を与えるような不自然な輝度変化が生じるのを防止する。液晶表示装置（１）は、画像を表示するメインパネル（２）と、メインパネル（２）に対向して配置されていて、該メインパネル（２）に表示される画像を、そのまま２次元画像として視認させる２次元モードと、立体的に視認させる３次元モードとに切替可能なスイッチパネル（３）と、スイッチパネル（３）によるモード切替の際にメインパネル（２）の輝度を変更する輝度制御部（３０）と、スイッチパネル（３）によるモード切替の際に、メインパネル（２）の輝度変化を視認側で視認しにくくする視認修正部（１０）とを有する。

Description

表示装置

　本発明は、画像の表示を２次元表示と３次元表示とに切替可能なスイッチパネルを有する表示装置に関する。

　従来より、画像の表示を２次元表示と３次元表示とに切替可能なスイッチパネルを有する表示装置が知られている。このような表示装置は、例えば特開平５－１２２７３３号公報に開示されるように、対向して配置される２枚の液晶パネルを有する。前記表示装置は、一方の液晶パネル（メインパネル）には画像を表示し、他方の液晶パネル（スイッチパネル）には白黒のバリア・ストライプ画像を表示する。これにより、他方の液晶パネルが視差バリアとして機能し、一方の液晶パネルに表示された画像が３次元の立体画像として視認される。なお、他方の液晶パネルにバリア・ストライプ画像を表示しないようにすれば、一方の液晶パネルに表示された画像がそのまま視認されるため、２次元の画像表示となる。

　ところで、前記特開平５－１２２７３３号公報に開示されている構成において、他方の液晶パネル（スイッチパネル）を動作させて、２次元表示と３次元表示とを切り替える場合、視認側から見える表示画面の輝度が大きく変化する。すなわち、３次元表示の場合には、スイッチパネルにバリア・ストライプ画像を表示するため、該バリア・ストライプ画像によって覆われる部分で表示画面の輝度が低下する。そのため、３次元表示の場合には、視認側で視認される表示画面の輝度が２次元表示の場合に比べて低下する。

　これに対し、２次元表示の場合と３次元表示の場合とで視認側から見える表示画面の輝度が同程度になるように、２次元表示の場合に、バックライト等の光源の輝度を低下させて３次元表示の場合の輝度に合わせる方法が考えられる。

　このような構成の場合、光源の輝度は２次元表示と３次元表示との切替に対して迅速に変化するが、スイッチパネルが例えば液晶パネルの場合には、２次元表示と３次元表示との切替に応じて液晶分子の配向状態を急に変化させることは難しい。そうすると、２次元表示と３次元表示とを切り替える際に、光源の輝度変化と液晶の状態変化とのタイミングのずれ等によって、表示画面に不自然な輝度変化が生じて視認者に違和感を与えることがある。

　本発明の目的は、画像の表示を２次元表示と３次元表示とに切替可能なスイッチパネルを有する表示装置において、２次元表示と３次元表示との切替時に、表示画面に視認者に違和感を与えるような不自然な輝度変化が生じるのを防止することにある。

　本発明の一実施形態にかかる表示装置は、画像を表示するメインパネルと、前記メインパネルに対向して配置され、前記メインパネルに表示される画像を２次元画像として視認させる２次元モードと、前記画像を立体的に視認させる３次元モードとに切替可能なスイッチパネルと、前記スイッチパネルによるモード切替の際に前記メインパネルの輝度を変更する輝度制御部と、前記スイッチパネルによるモード切替の際に、前記メインパネルの輝度変化を視認側で視認しにくくする視認修正部とを有する。

　本発明の一実施形態に係る表示装置により、画像の表示を２次元表示と３次元表示とで切り替える際に、表示画面に視認者に違和感を与えるような不自然な輝度変化が生じるのを防止できる。

図１は、本発明の実施形態１に係る液晶表示装置の概略構成を示す図である。図２は、スイッチパネルの概略構成を示す断面図である。図３は、画面を法線方向から見た場合に、３次元表示から２次元表示に切り替えたときの表示画面の輝度変化の一例を示す図である。図４は、３次元表示から２次元表示に切り替えた際の液晶層内での液晶分子の動きを模式的に示す図である。図５は、画面を視角方向から見た場合に、３次元表示から２次元表示に切り替えたときの表示画面の輝度変化の一例を示す図である。図６は、画面を法線方向から見た場合に、２次元表示から３次元表示に切り替えたときの表示画面の輝度変化の一例を示す図である。図７は、実施形態１に係る液晶表示装置の視認補正部の概略構成を示すブロック図である。図８は、視認補正部の輝度補正によって補正されたバックライトの輝度の一例を示す図である。図９は、輝度補正後の表示画面の輝度の一例を示す図である。図１０は、実施形態１の変形例に係る視認補正部の概略構成を示すブロック図である。図１１は、実施形態２に係る液晶表示装置の視認補正部の概略構成を示すブロック図である。図１２は、液晶の応答遅れによる表示画面の輝度変化を画面の黒表示によって隠した場合の一例を模式的に示す図である。図１３は、実施形態３に係る液晶表示装置の視認補正部の概略構成を示すブロック図である。図１４は、液晶の応答遅れによる表示画面の輝度変化を、バックライトの輝度調整によって隠した場合の一例を示す図である。図１５は、実施形態３に係る表示装置のスイッチパネルの概略構成を示す断面図である。

　本発明の一実施形態にかかる表示装置は、画像を表示するメインパネルと、前記メインパネルに対向して配置され、前記メインパネルに表示される画像を２次元画像として視認させる２次元モードと、前記画像を立体的に視認させる３次元モードとに切替可能なスイッチパネルと、前記スイッチパネルによるモード切替の際に前記メインパネルの輝度を変更する輝度制御部と、前記スイッチパネルによるモード切替の際に、前記メインパネルの輝度変化を視認側で視認しにくくする視認修正部とを有する（第１の構成）。

　以上の構成では、スイッチパネルの動作によって２次元モードと３次元モードとを切り替える場合に、輝度制御部によってメインパネルの輝度を切り替えるとともに、視認修正部によって、その輝度変化を視認側で視認しにくくすることができる。したがって、視認者に違和感を与えることなく２次元表示と３次元表示とを切り替えることができる。

　ここで、輝度とは、発光体を視認したときの該発光体の単位表面積当たりの光度を意味する。具体的には、メインパネルの輝度とは、メインパネル自体が発光している場合には、メインパネルを視認したときの該メインパネルの単位表面積当たりの光度を意味する。一方、メインパネルの他に光源が設けられている場合には、メインパネルの輝度とは、該メインパネルの表示面を視認したときの該メインパネルの単位表面積当たりの光度を意味する。また、表示画面の輝度とは、表示装置の表示画面を視認した際に、最も視認側に位置する画面の単位表面積あたりの光度を意味する。

　前記第１の構成において、前記視認修正部は、前記スイッチパネルによるモード切替の際に前記メインパネルの輝度変化が視認側から視認されにくいように、該メインパネルの輝度を変化させるように構成されているのが好ましい（第２の構成）。

　このように視認修正部によってメインパネルの輝度を変化させることによって、２次元表示と３次元表示とを切り替える際に、違和感を与えるような表示画面の輝度変化が視認者に視認されるのを防止できる。

　前記第２の構成において、前記メインパネルに対して光を出射する光源部をさらに備えていて、前記視認修正部は、前記光源部の輝度を変化させるように構成されているのが好ましい（第３の構成）。これにより、２次元表示と３次元表示とを切り替える際に、違和感を与えるような表示画面の輝度変化が視認者に視認されるのを防止できる。ここで、光源部の輝度とは、光源部を視認したときの単位表面積当たりの光度を意味する。

　前記第２または第３の構成において、前記視認修正部は、前記スイッチパネルによるモード切替の際に視認側から視認される表示画面の輝度が一定になるように、前記メインパネルの輝度調整を行うように構成されているのが好ましい（第４の構成）。

　これにより、スイッチパネルのモード切替の際に視認側で視認される表示画面の輝度が一定になるため、２次元表示と３次元表示との切替を違和感なく行うことができる。

　前記第２から第４の構成のうちいずれか一つの構成において、前記視認修正部は、周囲温度を検出する温度検出部と、前記メインパネルの輝度を周囲温度に応じて補正するための補正値が記憶された補正値記憶部と、前記温度検出部で検出された周囲温度に応じて、前記補正値記憶部に記憶された補正値を読み出すとともに、該補正値を用いて前記メインパネルの輝度を補正する輝度補正部とを有するのが好ましい（第５の構成）。

　こうすることで、スイッチパネルが液晶パネルの場合、その特性は周囲温度に応じて変化するが、このような変化に対しても適切な輝度補正を行うことができる。補正値記憶部には、周囲温度に応じた輝度の補正値が記憶されている。そのため、該補正値記憶部から周囲温度に応じた補正値を読み込んで輝度補正部によってメインパネルの輝度を補正することができる。これにより、２次元表示と３次元表示との切替時における表示画面の輝度変化が視認側で視認されにくくなる。よって、２次元表示と３次元表示との切替を、視認者に違和感を与えることなく行うことができる。

　前記第２から第４の構成のうちいずれか一つの構成において、前記視認修正部は、表示画面の視認側の輝度を検出する輝度検出部と、前記輝度検出部によって検出された輝度に基づいて前記メインパネルの輝度を調整する輝度調整部とを有するのが好ましい（第６の構成）。

　これにより、表示画面の視認側の輝度に応じてメインパネルの輝度を調整するため、２次元表示と３次元表示との切替時における表示画面での輝度変化が視認者に視認されにくくなる。よって、２次元表示と３次元表示との切替を、視認者に違和感を与えることなく行うことができる。

　前記第１の構成において、前記視認修正部は、前記メインパネルの輝度変化が視認側から視認されにくいように、該メインパネルに表示される画像の階調を変化させるように構成されているのが好ましい（第７の構成）。これにより、２次元表示と３次元表示とを切り替える際に、違和感を与えるような表示画面での輝度変化が視認者に視認されるのを防止できる。

　前記第２、第３及び第６の構成のうちいずれか一つの構成において、前記視認修正部は、前記スイッチパネルによるモード切替の際に、前記メインパネルの輝度変化を視認側から視認されないように、表示画面を黒状態に変更するように構成されているのが好ましい（第８の構成）。

　これにより、スイッチパネルによって２次元表示と３次元表示とを切り替える際には、表示画面が黒表示（黒状態）になるため、２次元表示と３次元表示との切替時における不自然な表示画面の輝度変化が視認者に視認されるのを防止できる。よって、２次元表示と３次元表示との切替を、視認者に違和感を与えることなく行うことができる。

　ここで、黒状態とは、表示画面の輝度がほとんどゼロの真っ暗な状態だけでなく、２次元表示と３次元表示とを切り替える際の表示画面の輝度変化を視認できない程度の小さい輝度も含む。

　前記第８の構成において、前記視認修正部は、表示画面を黒状態にする際に、前記メインパネルの輝度を徐々に小さくして前記表示画面を黒状態にした後、該メインパネルの輝度を徐々に大きくするように構成されているのが好ましい（第９の構成）。

　こうすることで、スイッチパネルによって２次元表示と３次元表示とを切り替える際に、より違和感なく表示画面を黒状態にすることができ、２次元表示と３次元表示との切替をより違和感なく行うことができる。

　前記第１から第９の構成のうちいずれか一つの構成において、前記スイッチパネルは、液晶層と、該液晶層を挟み込むように配置される一対の電極とを備えているのが好ましい（第１０の構成）。

　このようにスイッチパネルが液晶パネルの場合には、液晶の応答遅れによって、２次元表示と３次元表示との切替時に表示画面で不自然な輝度変化が視認されやすい。よって、上述の第１から第９のような構成を適用することにより、２次元表示と３次元表示との切替時における不自然な表示画面の輝度変化が視認者に視認されるのを防止できる。

　前記第１０の構成において、前記スイッチパネルは、前記一対の電極に電圧を印加した際に前記液晶層が液晶レンズとして機能するのが好ましい（第１１の構成）。このように、スイッチパネルが液晶レンズとして機能する場合には、液晶層が厚くなるため、２次元表示と３次元表示との切替時における液晶の応答遅れに起因する輝度変化がより顕著になる。したがって、このような構成において、上述の第１から第９のような構成を適用することにより、より顕著な効果が得られる。

　以下、本発明の表示装置の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

　［実施形態１］
　（全体構成）
　図１に、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置１（表示装置）の概略構成を示す。この液晶表示装置１は、複数の部材を厚み方向に重ねることによって形成される。具体的には、液晶表示装置１は、画像を表示するメインパネル２と、スリット状の白黒画像（ストライプ画像）を表示するスイッチパネル３と、該メインパネル２及びスイッチパネル３を間に挟むように配置される３枚の偏光板４，５，６とを備えている。また、液晶表示装置１はバックライト７を備えている。

　図１に示すように、液晶表示装置１では、視認側（図１の手前側）から順に、偏光板４、メインパネル２、偏光板５、スイッチパネル３、偏光板６、バックライト７（光源部）が積層されている。この実施形態に係る液晶表示装置１では、偏光板５が、メインパネル２の背面側に配置される偏光板とスイッチパネル３の視認側に配置される偏光板とを兼用している。なお、バックライト７としては、例えば、直下型やエッジライト型、平面光源型を用いることができる。また、バックライト７の光源としては、例えば、冷陰極管や発光ダイオード（ＬＥＤ）等を用いることができる。

　本実施形態に係る液晶表示装置１は、スイッチパネル３にストライプ画像を表示することにより、視差バリアを形成して、メインパネル２に表示される画像のうち右目用の画像は右目のみに、左目用の画像は左目のみに見えるようにする、いわゆる視差バリア方式の３次元画像表示装置である。したがって、メインパネル２は、スイッチパネル３のストライプ画像の表示と同期して、左目用画像及び右目用画像を一つの画面上に表示する。なお、本実施形態に係る液晶表示装置１を２次元画像の表示装置として用いる場合には、スイッチパネル３の表示を停止して、該スイッチパネル３を透明化させる。すなわち、スイッチパネル３は、メインパネル２の画像を３次元画像として表示する３次元モードと、該画像を２次元画像として表示する２次元モードとに切替可能に構成されている。

　メインパネル２は、例えばＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）型の液晶パネルである。メインパネル２は、特に図示しないが、多数の画素がマトリクス状に配列されたアクティブマトリクス基板と、該アクティブマトリクス基板に対向して配置される対向基板と、を備えている。また、メインパネル２は、アクティブマトリクス基板と対向基板との間に、光を複屈折させる状態と光透過状態とを切替可能な液晶層を備えている。なお、メインパネル２は、ＶＡ型以外の液晶パネルであってもよい。

　アクティブマトリクス基板は、ガラス基板等の透明基板上に、複数のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；薄膜トランジスタ、図示省略）、画素電極及び複数の配線（ソース配線、ゲート配線等）などが設けられたものである。なお、ＴＦＴは、従来と同じであるため、詳しい説明を省略する。

　画素電極は、透明電極であり、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透光性を有する導電性材料によって形成されている。画素電極は、画素毎に互いに離間して配置されている。この画素電極によって、画像表示の一単位となる画素が規定される。

　特に図示しないが、ＴＦＴのソース電極、ゲート電極及びドレイン電極は、ソース配線、ゲート配線、画素電極にそれぞれ接続されている。ゲート配線及びソース配線を介してＴＦＴに信号を入力して該ＴＦＴを駆動する点は、従来の液晶表示装置と同じであるため、詳しい説明を省略する。

　対向基板は、ガラス基板等の透明基板上に、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる対向電極などが設けられたものである。また、対向基板には、ＲＧＢのカラーフィルタが設けられている。

　上述のような構成のメインパネル２では、液晶層に印加する電界、すなわち対向電極と画素電極との間に印加する電圧を制御することにより、該液晶層を光透過状態と光を複屈折させる状態とに画素単位で切り替えることができる。すなわち、ＴＦＴによって液晶層への電界の印加を制御することにより、液晶層の光透過領域を光が通過してカラーフィルタによって着色された領域がカラー画像として表示される。

　なお、本実施形態では、対向基板にカラーフィルタを設けた構成としているが、この限りではなく、カラーフィルタのない構成であってもよい。

　スイッチパネル３は、例えばＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）型の液晶パネルである。このようにスイッチパネル３をＴＮ型の液晶パネルとすることで、該スイッチパネル３に表示されるストライプ画像を他の方式の液晶パネルに比べて高コントラストで表示することが可能になる。したがって、本実施形態に係る液晶表示装置１によって、表示品位の高い３次元画像を表示することができる。

　スイッチパネル３は、スリット状に電極が形成された基板２１と、該基板２１に対向して配置される対向基板２２とを備えている（図２参照）。また、スイッチパネル３は、基板２１と対向基板２２との間に、光を旋光させる状態と光透過状態とを切替可能な液晶層２３を備えている。なお、スイッチパネル３において、液晶層２３内で光透過状態となる領域をストライプ状に形成することで３次元モードが実現される。一方、スイッチパネル３において、液晶層２３の全領域で光を旋光させることによりスイッチパネル３が透明状態となって２次元モードとなる。

　また、基板２１及び対向基板２２における液晶層２３側の面には、それぞれ、配向膜２１ａ，２２ａが設けられている。これらの配向膜２１ａ，２２ａには、表面が布等によって一方向にラビングされるラビング処理が施されている。このような配向膜２１ａ，２２ａにラビング処理を施すことによって、液晶層２３内の液晶分子を一定方向に配向させることが可能となる。本実施形態では、基板２１及び対向基板２２の配向膜２１ａ，２２ａは、基板２１に設けられた配向膜２１ａのラビング方向と対向基板２２に設けられた配向膜２２ａのラビング方向とが視認側から見て略９０度ずれるようにラビングされる。

　これにより、液晶層２３内の液晶分子を、基板２１側と対向基板２２側とで９０度の角度差を有するようにねじれた状態で配置できる。よって、スイッチパネル３はＴＮ方式の液晶パネルとして機能する。

　なお、スイッチパネル３の基板２１は、スイッチパネル３にストライプ画像を表示可能な構成であれば、上述の構成に限らず、例えば、多数の画素がマトリクス状に配列されたアクティブマトリクス基板など、どのような構成であってもよい。

　（輝度補正）
　上述のような構成の液晶表示装置１において、メインパネル２の画像を３次元画像として視認させる場合、上述のように、スイッチパネル３にストライプ画像を表示させて、右目用の画像は右目のみに、左目用の画像は左目のみに見えるようにする。そうすると、スイッチパネル３に表示されたストライプ画像によってバックライト７の光の一部が遮られる。これにより、視認側から見たときのメインパネル２の輝度が、スイッチパネル３にストライプ画像が表示されていない場合に比べて低下する。すなわち、視認側から見たときに、液晶表示装置の表示画面（最も視認側に位置する画面）の輝度は、２次元表示の場合に比べて３次元表示の場合の方が小さくなる。そのため、液晶表示装置の画像の表示を、２次元表示と３次元表示とで切り替える際に、表示画面の輝度が変化して、視認者が違和感を覚える場合がある。

　これに対し、液晶表示装置の画像を２次元表示にする場合に、視認側から見て３次元表示の場合の表示画面の輝度と同程度になるように、バックライト７の輝度を低下させる構成が考えられる。これにより、２次元表示の場合と３次元表示の場合とで、表示画面の輝度を同程度にすることができ、２次元表示と３次元表示との切替時に視認者に対して大きな違和感を与えるのを防止できる。

　ところで、上述のように２次元表示の場合にバックライト７の輝度を変更すると、該バックライト７の輝度は２次元表示と３次元表示との切替とほぼ同時に変化する。一方、スイッチパネル３内では液晶分子の動きにタイムラグがあるため、スイッチパネル３の液晶の配向は瞬時には変化しない。特に、ＴＮ液晶によって構成されたスイッチパネル３では、スイッチパネル３を３次元モードから２次元モードに変更した場合、すなわちスイッチパネル３の液晶にかける電界をゼロにする場合に、後述するバックフロー現象と呼ばれる現象が発生する。そのため、液晶分子の再配向時に該液晶分子の動きがふらついて、メインパネル２の輝度が数回、大きく変動する。なお、メインパネル２の輝度の変動は、視認側の表示画面の輝度変化としても現れるため、以下の説明では、表示画面の輝度変化として説明する。

　３次元表示から２次元表示に切り替えた場合の表示画面の輝度変化の一例を図３に示す。この図３から分かるように、３次元表示（図中の３Ｄ、以下の説明において同じ）から２次元表示（図中の２Ｄ、以下の説明において同じ）に切り替えると、バックライト７の輝度を変更しない場合には表示画面の輝度が大きくなる（図中の破線）。これに対し、バックライト７の輝度を変更することにより３次元表示と２次元表示とで表示画面の輝度を同程度にすることができる（図中の実線）。しかしながら、バックライト７の輝度を変更しても、スイッチパネル３のモード切替時に生じるバックフロー現象によって液晶分子がふらつくため、表示画面の輝度が大きく変動している。なお、このようなバックフロー現象による表示画面の輝度の変動は、バックライト７の輝度の変更の有無に関係なく生じる。

　ここで、図３及び図４を用いて、上述のバックフロー現象について詳細に説明する。図４（Ａ）に示すように、液晶層２３に電界をかけているときには、液晶分子２３ａが液晶層２３内で立った状態（液晶分子２３ａの長軸方向が液晶層２３の厚み方向となる状態）である。このとき、配向膜２１ａ，２２ａの近傍では、該配向膜２１ａ，２２ａと液晶分子２３ａとのなす角度が大きくなるため、ひずみエネルギーが大きくなる。そのため、液晶層２３にかける電界をゼロにすると、図４（Ｂ）に示すように、電界をゼロにした瞬間に配向膜２１ａ，２２ａ近傍の液晶分子２３ａが再配向しようとして、その周囲に大きな液晶の流れを生じさせる（このときの表示画面の輝度は図３のＩ）。これにより、図４（Ｃ）に示すように、液晶層２３の内部に位置し且つまだ動き出していない液晶分子２３ａは、配向膜２１ａ，２２ａ近傍の液晶分子２３ａの再配向の動きによって、元の配向（図４（Ｄ）の状態）に戻るのとは逆方向に動くことになる。その結果、図３のＩＩに示すように、液晶層２３の透過率が急激に低下して表示画面の輝度が下がる。その後、液晶層２３の内部の液晶分子２３ａが徐々に元の配向（図４（Ｄ）の状態）に戻るため、透過率のバウンディングも徐々に終了して、液晶層２３の透過率が安定し、表示画面の輝度も一定になる（図３のＩＩＩ）。

　なお、液晶分子２３ａは、既述のとおり、視認方向から見て、液晶層２３の厚み方向に徐々に捩れて配置されているが、図４では、図示を簡略化するために、液晶分子２３ａの捩れを省略して示している。

　前記図３に示す輝度変化は、画面に対して法線方向から見た場合の一例である。視認側の視角方向（本実施形態の場合には、視認側から見て画面上側を０時方向とし、画面下側を６時方向とした場合に、６時方向に相当する）から見た場合の表示画面の輝度変化を図５に示す。なお、この実施形態では、６時方向を視角方向としているが、スイッチパネル３のラビング方向によって視角方向は変わる。

　このように、液晶表示装置の画面を見る方向によって、表示画面の輝度は異なるが、以下の説明では、３次元画像を見る際の視点を、液晶表示装置の画面中央を法線方向から見た場合の視点とし、当該視点の場合の例を用いて説明する。なお、３次元画像の視点は、画面中央の法線方向以外の方向からの視点でもよく、後述する輝度の補正も、３次元画像の視点だけでなく、他の視点における補正であってもよい。

　なお、上述のとおり、表示画面の輝度変化は、スイッチパネル３の液晶分子２３ａの挙動に大きく影響を受ける。そのため、表示画面の輝度は、液晶分子２３ａの動きに影響を与える周囲温度（液晶表示装置１の周囲の温度）によって大きく変わる。したがって、前記図３及び図５に示す表示画面の輝度変化は、周囲温度の影響を受けて変わる。なお、前記図３及び図５に示す例は、周囲温度が２５℃の場合である。

　また、上述のようなバックフロー現象が生じるのは、スイッチパネル３にかかる電界をゼロにした場合、すなわち画像の表示を３次元表示から２次元表示に切り替える際だけである。しかしながら、画像表示を２次元表示から３次元表示に切り替える際にも、バックライト７の輝度変化に対して液晶分子の動きが遅いため、図６に示すような表示画面の輝度の変動が生じる。なお、図６は、上述の３次元画像の視点における輝度変化の一例である。

　図６から分かるように、２次元表示から３次元表示に切り替える場合には、３次元表示から２次元表示に切り替える場合（図３、図５）のようなバックフロー現象は発生せず、切替時間も３次元表示から２次元表示に切り替える場合に比べてかなり短い。３次元表示から２次元表示に切り替える場合には、液晶にかける電界をゼロにして液晶分子が元の配向に自然に戻るのを待つのに対し、２次元表示から３次元表示に切り替える際には、液晶に電界をかけて液晶分子の配向を制御するため、液晶の切替時間は短くなる。

　上述のように、２次元表示と３次元表示との切替の際には、視認側から見て、表示画面の輝度が大きく変動するため、視認者に違和感を与える場合がある。本実施形態では、２次元表示と３次元表示との切替の際に輝度の補正を行い、表示画面に違和感のある輝度変化が生じないようにする。

　図７に示すように、液晶表示装置１は、メインパネル２の輝度を制御するための輝度制御部３０と、該輝度制御部３０から出力される制御信号に応じてバックライト７の輝度を制御するバックライト制御部３５とを備える。また、液晶表示装置１は、２次元表示と３次元表示との切替の際に輝度制御部３０に信号を出力する表示切替部３６と、液晶表示装置１の周囲温度を検出して輝度制御部３０に信号を出力する温度検出部３７とを備える。

　輝度制御部３０は、表示切替部３６から２次元表示と３次元表示との切替が行われた旨の信号が出力されると、バックライト制御部３５に対してバックライト７の輝度を変更するための制御信号を出力する。具体的には、輝度制御部３０は、表示切替部３６から３次元表示に切り替えられた旨の信号が入力されると、バックライト７の輝度を増大させるような制御信号を出力する。一方、輝度制御部３０は、表示切替部３６から２次元表示に切り替えられた旨の信号が入力されると、バックライト７の輝度を低下させるような制御信号を出力する。これにより、輝度制御部３０は、メインパネル２の輝度を変更することができる。

　また、輝度制御部３０は、バックライト７の輝度を補正するための補正信号を出力する輝度補正部３１と、温度検出部３７によって検出された周囲温度に応じた輝度の補正値が記憶された補正値記憶部３２とを備えている。輝度補正部３１は、温度検出部３７によって検出された周囲温度に応じて補正値記憶部３２から輝度の補正値を読み出して、制御信号としてバックライト制御部３５に出力するように構成されている。これらの輝度補正部３１及び補正値記憶部３２は、温度検出部３７とともに、視認修正部１０を構成する。なお、この視認修正部１０は、輝度補正部３１、補正値記憶部３２及び温度検出部３７以外の構成を含んでいてもよい。

　補正値記憶部３２に記憶されている補正値は、例えば画面に対して法線方向から見た場合（図３）に、各温度の液晶の動作特性に起因する表示画面の輝度変化（メインパネル２の輝度変化）をほとんどゼロにするような値（または関数）である。この補正値によってバックライト７の輝度を補正した場合の一例を図８に示す。この図８に示すバックライト７の輝度は、図９に破線で示す表示画面の輝度変化を、図９に実線で示す輝度一定にする値に設定される。よって、バックライト７の輝度が図８に示す輝度になるような補正値を用いることにより、図９に実線で示すように、表示画面の輝度変化をほとんどゼロ（輝度一定）にすることができる。図８及び図９の例では、３次元表示から２次元表示への切替時における表示画面の輝度変化がほぼゼロになるように、前記補正値を設定しているが、この限りではなく、図３の場合に比べて、表示画面の輝度変化が小さくなるように補正値を設定すればよい。

　なお、補正値記憶部３２に記憶されている補正値（または関数）は、画面に対して他の方向から見た場合の表示画面の輝度変化がほとんどゼロになるような値であってもよいし、複数の方向から見た場合に表示画面の輝度変化が低減されるような値であってもよい。

　バックライト制御部３５は、輝度制御部３０から制御信号が入力されると、バックライト７の輝度を変化させるように該バックライト７を制御する。具体的には、例えばバックライト７がＬＥＤによって構成されている場合には、該ＬＥＤに供給する電流を制御して、バックライト７の輝度を制御する。なお、既述のとおり、バックライト７の構成は、種々の構成であってもよいため、バックライト７の制御方法は上述の方法に限定されない。

　（実施形態１の効果）
　以上より、本実施形態では、２次元表示と３次元表示との切替の際に、表示画面の輝度変化が２次元表示の場合と３次元表示の場合とで小さくなるように、バックライト７の輝度を変化させた。これにより、２次元表示の場合と３次元表示の場合とでメインパネル２及び表示画面の輝度が変わるのを防止できる。

　また、本実施形態では、２次元表示と３次元表示との切替の際に、周囲温度に応じてバックライト７の輝度を補正した。これにより、周囲温度に応じてスイッチパネル３の液晶の特性が変化した場合でも、その特性の変化に応じてバックライト７の輝度を変化させることができる。よって、２次元表示と３次元表示との切替の際における表示画面の輝度変化をより確実に低減することができる。したがって、２次元表示と３次元表示との切替時に視認者に違和感を与えるのを防止できる。

　（実施形態１の変形例）
　図１０に、実施形態１の変形例を示す。この変形例の構成は、輝度の補正を、表示画面の輝度に応じて行う点で上述の実施形態１の構成とは異なる。以下の説明において、上述の実施形態１と同一の構成には同一の符号を付して、異なる部分についてのみ以下で説明する。

　具体的には、液晶表示装置は、輝度制御部４０と、バックライト制御部３５と、表示切替部３６と、輝度検出部４２とを備えている。輝度制御部４０は、２次元表示と３次元表示との切替に応じてバックライト７の輝度を制御するように構成されている。また、輝度制御部４０は、輝度検出部４２によって検出された表示画面の輝度に応じてバックライト７の輝度を調整する輝度調整部４１を備えている。この輝度調整部４１は、２次元表示の場合の表示画面の輝度を目標値として、輝度検出部４２によって検出された表示画面の輝度が前記目標値とほぼ一致するように補正信号を生成する。この補正信号は、バックライト制御部３５に出力される。これにより、バックライト制御部３５によって、バックライト７の輝度が調整される。

　輝度検出部４２は、例えば、液晶表示装置の視認側に設けられたフォトセンサーなどによって構成される。また、この輝度検出部４２は、液晶表示装置における視認側の表示画面の輝度を検出可能な位置に設けられている。輝度調整部４１及び輝度検出部４２によって視認修正部１１が構成される。なお、視認修正部１１は、輝度調整部４１及び輝度検出部４２以外の構成を含んでいていても良い。

　このように、視認側の画面の輝度に応じてバックライト７の輝度を制御することにより、２次元表示と３次元表示との切替の際に生じる表示画面の輝度変化を低減することができる。これにより、２次元表示と３次元表示との切替の際に視認者に違和感を与えるのを防止できる。

　［実施形態２］
　図１１に、実施形態２に係る液晶表示装置において、２次元表示と３次元表示との切替の際に生じるメインパネル２の輝度変化の違和感を低減するための構成を示す。液晶表示装置の基本的な構成は、上述の実施形態１の場合と同様なので、液晶表示装置の構成についての説明は省略する。

　具体的には、図１１に示すように、液晶表示装置は、実施形態１と同様の表示切替部３６と、表示切替の際に画像を黒表示（黒状態）に変更するための補正信号を出力する表示補正部５１（視認修正部）と、該補正信号に応じて画像データ信号を出力する表示制御部５６とを備えている。なお、特に図示しないが、液晶表示装置は、バックライト制御部３５に制御信号を出力する輝度制御部も備えている。

　表示制御部５６は、メインパネル２に画像を表示するための画像データ信号を図示しないソースドライバに出力するように構成されている。表示制御部５６は、表示補正部５１から補正信号を受け取ると、該補正信号に応じて低い階調（例えばゼロレベルの階調）の画像データ信号を生成し、出力する。この表示制御部５６から出力された画像データ信号は、図示しないソースドライバに入力される。このソースドライバでは、入力された画像データ信号に基づいて階調表示信号を生成して出力する。この階調表示信号は、図示しないソース線を介してメインパネル２の各画素に供給される。これにより、メインパネル２には、黒状態の画像が表示される。

　表示補正部５１は、表示切替部３６から、２次元表示と３次元表示との切替の信号を受け取ると、表示制御部５６に対して黒表示を行うための補正信号を出力する。すなわち、この表示補正部５１は、２次元表示と３次元表示とを切り替える際に、輝度が不自然に変動する間、画像を黒表示にするために、表示制御部５６から低い階調（例えばゼロレベルの階調）の画像データ信号を出力させるような補正信号を出力する。また、表示補正部５１は、黒表示のための補正信号の出力時間をカウントするタイマー部５２を備えている。このタイマー部５２によって、黒表示の補正信号の出力開始から所定時間がカウントされると、表示補正部５１では、前記補正信号の出力が停止される。したがって、上述の構成により、画像の黒表示を所定時間、継続して行った後、通常の画像表示に戻すことができる。前記所定時間は、２次元表示と３次元表示との切替の際に視認者に違和感を与えるようなメインパネル２の輝度変化が生じる時間以上に設定される。また、前記所定時間は、液晶表示装置において想定されるスイッチパネル３の切替時間の中で、最も長い時間に設定されてもよいし、周囲温度に応じて変更してもよい。

　こうすることで、図１２に斜線で示すように、所定時間の間、画像が黒表示になるため、スイッチパネル３の切替時間におけるメインパネル２の輝度の変動が視認されるのを防止できる。よって、２次元表示と３次元表示との切替の際に、違和感を与えるようなメインパネル２の輝度変化が視認者に視認されるのを防止できる。なお、図１２中の実線は、表示画面の輝度変化を示している。

　また、表示補正部５１は、図１２に破線で示すように、画像を黒表示にする際に、徐々に表示画面の輝度を小さくして黒表示にするフェードアウト、及び、黒表示の状態から徐々に表示画面の輝度を大きくして元の輝度に戻すフェードインを実現可能に構成されていてもよい。なお、表示補正部５１は、フェードアウト及びフェードインのうち一方のみを行うように構成されていてもよい。

　この実施形態において、黒表示とは、完全に輝度をゼロにして真っ黒な状態にする場合だけでなく、２次元表示と３次元表示との切替の際におけるメインパネル２の輝度変化を視認できない程度に、表示画面の輝度を小さくする場合も含む。すなわち、本実施形態において、表示制御部４５から出力する画像データ信号の階調は、ゼロレベルに限らず、２次元表示と３次元表示との切替の際におけるメインパネル２の輝度変化を視認できない程度に表示画面の輝度を小さくするレベルの階調の信号であってもよい。

　（実施形態２の効果）
　以上より、この実施形態によれば、２次元表示と３次元表示との切替の際に、不自然なメインパネル２の輝度変化がなくなるまでの間（所定期間）、画像を黒表示にした。これにより、２次元表示と３次元表示との切替の際に、視認者が、違和感を覚えるような輝度変化を視認するのを防止できる。

　［実施形態３］
　図１３に、実施形態３に係る液晶表示装置において、２次元表示と３次元表示との切替の際に生じるメインパネル２の輝度変化による違和感を低減するための構成を示す。この実施形態の構成は、上述の実施形態２における表示制御部がバックライト制御部となり、バックライトの輝度によって黒状態を実現した点で、実施形態２の構成と異なる。よって、液晶表示装置の基本的な構成は、上述の実施形態１の場合と同様なので、液晶表示装置の構成についての説明は省略する。また、上述の実施形態２の構成と同様の部分は、同一の符号を付して、その説明を省略する。

　具体的には、この実施形態に係る液晶表示装置は、実施形態１と同様の表示切替部３６と、輝度制御部６０と、バックライト７を制御するバックライト制御部３５とを備える。輝度制御部６０は、表示切替部３６から出力される信号に基づいて、バックライト制御部３５に対する制御信号を出力する。また、輝度制御部６０は、２次元表示と３次元表示との切替の際に、不自然なメインパネル２の輝度変化が視認されないように、バックライト７の輝度を低下させる表示補正部６１（視認修正部）を備えている。

　表示補正部６１は、前記制御信号の出力時間をカウントするためのタイマー部６２を有する。このタイマー部６２によって前記制御信号の出力開始から所定時間がカウントされると、表示補正部６１からの制御信号の信号出力が停止される。これにより、実施形態２と同様、前記制御信号を所定時間の間、出力することができる。

　表示補正部６１から出力される制御信号は、バックライト７の輝度を低下させて画面を黒状態にする信号である。よって、この制御信号をバックライト制御部３５が受け取ると、液晶表示装置の画面は黒くなって、２次元表示と３次元表示との切替時におけるメインパネル２の輝度変化が視認されにくくなる。

　図１４に、３次元表示から２次元表示に切り替えた際のバックライト７の輝度変化を示す。この図１４に実線で示すように、３次元表示から２次元表示に切り替えた後、所定時間の間、バックライト７の輝度を低下させることにより、スイッチパネル３のバックフロー現象によって生じるメインパネル２の輝度変化が視認されにくくなる。なお、図１４における一点鎖線は、３次元表示から２次元表示に切り替える際に、上述のような表示補正部６１による輝度の補正を行うことなく、単に、２次元表示の際に、バックライト７の輝度を３次元表示の場合に比べて小さくした場合である。

　また、表示補正部６１は、図１４に破線で示すように、画面を黒状態にする際に、徐々にバックライト７の輝度を小さくして黒状態にするフェードアウト、及び、黒状態から徐々にバックライト７の輝度を大きくして元の輝度に戻すフェードインを実現可能に構成されていてもよい。なお、表示補正部６１は、フェードアウト及びフェードインのうち一方のみを行うように構成されていてもよい。

　この実施形態において、黒状態とは、バックライト７を完全に消灯した場合だけでなく、２次元表示と３次元表示との切替時におけるメインパネル２の輝度変化を視認できない程度に、バックライト７の輝度を小さくする場合も含む。

　（実施形態３の効果）
　以上の構成により、本実施形態では、２次元表示と３次元表示との切替の際に、バックライト７の輝度を低下させることにより、スイッチパネル３の液晶の動作に起因するメインパネル２の輝度の変動を視認できないようにした。これにより、２次元表示と３次元表示との切替の際に、表示画面で、視認者に違和感を与えるような輝度変化が生じるのを防止できる。

　［実施形態４］
　図１５に、実施形態４に係る液晶表示装置のスイッチパネルの概略構成を示す。この実施形態４の構成は、スイッチパネルの構成が上述の実施形態１の構成とは異なる。以下の説明では、異なる部分のみを説明し、実施形態１の構成と共通の部分は説明を省略する。

　具体的には、図１５に示すように、スイッチパネル１０１は、対向する一対の基板１０２，１０３を有し、それらの基板間に液晶層１０４が設けられている。一方の基板１０２には、液晶層１０４側の面に、隙間１１０をあけて配置された２つの第１電極１０５，１０６が形成されている。また、他方の基板１０３には、液晶層１０４側の面に第２電極１０７が形成されている。

　上述のような構成において、第１電極１０５，１０６と第２電極１０７との間に電圧を印加すると、第１電極１０５，１０６の隙間１１０側に近い部分では、図１５に示すように、第１電極１０５，１０６間に電場が形成される。なお、隙間１１０から離れた部分では、第１電極１０５，１０６と第２電極１０７との間に、基板１０２，１０３に対して垂直な電場が形成される。前記図１５では、説明のために電場を破線で模式的に示している。また、図１５において、基板１０２，１０３及び液晶層１０４は断面だが、ハッチングを省略している。

　上述のような電場が基板１０２，１０３間に形成されることにより、液晶層１０４内では、電場に応じて液晶分子が配列する。これにより、パネルの面方向の位置によって入射光の位相変化が異なる、いわゆる液晶レンズが構成される。

　スイッチパネル１０１を上述のような構成にすることで、液晶層１０４に電界を印加すると、該液晶層１０４の一部は光学レンズのように機能する。よって、スイッチパネル１０１に右眼用画像及び左眼用画像を表示させるとともに、液晶層１０４を光学レンズとして機能させることにより、該液晶層１０４によって、メインパネル２の左眼用画像を左眼に到達させるとともに、該メインパネル２の右眼用画像を右眼に到達させることができる。これにより、スイッチパネル１０１によって、メインパネル２に表示される２元画像を視認者に３次元画像として視認させることが可能となる。一方、スイッチパネル１０１の液晶層１０４に電界を印加しなければ、メインパネル２の画像をそのまま２次元画像として視認することができる。なお、このような液晶レンズを含んだ３次元の表示装置の構成は一般的な装置と同様なので、構成の詳しい説明は省略する。

　このような液晶レンズを構成するスイッチパネル１０１を用いた液晶表示装置では、該スイッチパネル１０１の液晶層１０４の厚みが、実施形態１のようなストライプ画像を表示するスイッチパネルの液晶層に比べて格段に大きくなる。そのため、スイッチパネル１０１の液晶層１０４内で液晶分子の配向が切り替わるまでの切替時間は、上述の実施形態１の構成の場合よりも長くなる。このような構成においても、上述の実施形態１～３のような構成を適用することにより、２次元表示と３次元表示との切替時における表示画面の輝度変化を低減することができる。

　（実施形態４の効果）
　以上より、本実施形態では、液晶レンズを構成するスイッチパネル１０１を備えた液晶表示装置において、上述の実施形態１～３の構成を適用した。これにより、２次元表示と３次元表示との切替時間が長いスイッチパネル１０１の構成においても、２次元表示と３次元表示との切替時に視認者に違和感を与えるような表示画面の輝度変化が生じるのを防止できる。

　［その他の実施形態］
　以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

　前記各実施形態では、スイッチパネル３として、ＴＮ方式の液晶パネルを用いている。しかしながら、スイッチパネルは、ＳＴＮ液晶や他のタイプの液晶パネルであってもよいし、２次元表示と３次元表示とに切替可能な表示パネルであれば、どのような構成のパネルであってもよい。

　前記各実施形態では、液晶表示装置を対象としている。しかしながら、この限りではなく、有機ＥＬ等の他の表示装置であってもよい。なお、メインパネルが有機ＥＬによって構成されている場合には、該メインパネル自体が光源部を兼ねる。

　本発明による表示装置は、画像の表示を２次元表示と３次元表示とに切替可能なスイッチパネルを備えた表示装置に利用可能である。

Claims

　画像を表示するメインパネルと、
　前記メインパネルに対向して配置され、前記メインパネルに表示される画像を２次元画像として視認させる２次元モードと、前記画像を立体的に視認させる３次元モードとに切替可能なスイッチパネルと、
　前記スイッチパネルによるモード切替の際に前記メインパネルの輝度を変更する輝度制御部と、
　前記スイッチパネルによるモード切替の際に、前記メインパネルの輝度変化を視認側で視認しにくくする視認修正部とを有する、表示装置。
　前記視認修正部は、前記スイッチパネルによるモード切替の際に前記メインパネルの輝度変化が視認側から視認されにくいように、該メインパネルの輝度を変化させるように構成されている、請求項１に記載の表示装置。
　前記メインパネルに対して光を出射する光源部をさらに備えていて、
　前記視認修正部は、前記光源部の輝度を変化させるように構成されている、請求項２に記載の表示装置。
　前記視認修正部は、前記スイッチパネルによるモード切替の際に視認側から視認される表示画面の輝度が一定になるように、前記メインパネルの輝度調整を行うように構成されている、請求項２または３に記載の表示装置。
　前記視認修正部は、
　　周囲温度を検出する温度検出部と、
　　前記メインパネルの輝度を周囲温度に応じて補正するための補正値が記憶された補正値記憶部と、
　　前記温度検出部で検出された周囲温度に応じて、前記補正値記憶部に記憶された補正値を読み出すとともに、該補正値を用いて前記メインパネルの輝度を補正する輝度補正部とを有する、請求項２から４のいずれか一つに記載の表示装置。
　前記視認修正部は、
　　表示画面の視認側の輝度を検出する輝度検出部と、
　　前記輝度検出部によって検出された輝度に基づいて前記メインパネルの輝度を調整する輝度調整部とを有する、請求項２から４のいずれか一つに記載の表示装置。
　前記視認修正部は、前記メインパネルの輝度変化が視認側から視認されにくいように、該メインパネルに表示される画像の階調を変化させるように構成されている、請求項１に記載の表示装置。
　前記視認修正部は、前記スイッチパネルによるモード切替の際に、前記メインパネルの輝度変化を視認側から視認されないように、表示画面を黒状態に変更するように構成されている、請求項２、３、６のいずれか一つに記載の表示装置。
　前記視認修正部は、表示画面を黒状態にする際に、前記メインパネルの輝度を徐々に小さくして前記表示画面を黒状態にした後、該メインパネルの輝度を徐々に大きくするように構成されている、請求項８に記載の表示装置。
　前記スイッチパネルは、液晶層と、該液晶層を挟み込むように配置される一対の電極とを備えている、請求項１から９のいずれか一つに記載の表示装置。
　前記スイッチパネルは、前記一対の電極に電圧を印加した際に前記液晶層が液晶レンズとして機能する、請求項１０に記載の表示装置。